DE3905824C2

DE3905824C2 -

Info

Publication number: DE3905824C2
Application number: DE3905824A
Authority: DE
Inventors: Toshio Himeji Hyogo Jp Iwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1993-08-12
Also published as: KR890013470A; US5062294A; KR920006455B1; DE3905824A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung des Drucks in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Im allgemeinen wird der Druck in einem Zylinder gemessen, um den Verbrennungszustand einer Brennkraftmaschine und die Betriebsweise jedes Arbeitszyklus festzustellen. Bei einer derartigen Druckmessung wird üblicherweise ein piezoelektrischer Zylinderdrucksensor verwendet. In einem derartigen Sensor wird der Druck in dem Zylinder direkt oder indirekt auf ein piezoelektrisches Element aufgebracht, das elektrische Ladungen abhängig vom Druck erzeugt und eine Ladungsmenge entsprechend dem aufgebrachten Druck wird dann abgegeben.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines piezoelektrischen Zylinderdrucksensors, wobei das Bezugszeichen 11 piezoelektrische Elemente, 12 eine Elektrode, die zwischen den zwei piezoelektrischen Elementen 11 angeordnet ist und ein Ausgangssignal an eine Leitung 13 gibt, 14 ein Gehäuse, das die inneren Teile des Sensors abdeckt, bezeichnen.

Der Sensor ist ringförmig ausgebildet und ist zwischen dem Zylinderkopf 2, der die obere Wand eines Zylinders eines Motors bildet, und einer Zündkerze 3, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet. Der Druck in dem Zylinder setzt sich durch die Zündkerze fort und teilt sich den piezoelektrischen Elementen des piezoelektrischen Zylinderdrucksensors 1 mit, wobei Ladungen entsprechend dem Zylinderdruck erzeugt werden.

Da ein Ausgangssignal entsprechend dem Zylinder druck des Sensors eine Ladungsmenge darstellt, muß diese Ladungsmenge in einen Spannungswert umgewandelt werden, der leicht elektrisch verarbeitet werden kann. Für diesen Zweck wurde bisher im allgemeinen ein Ladungsverstärker als Mittel zum Umwandeln der Ladungsmenge in einen Spannungswert verwendet. Fig. 3 zeigt einen Grundschaltkreis für einen Ladungsverstärker, wobei Bezugszeichen 41 einen Operationsverstärker und 42 einen Kondensator bezeichnen. Das Ausgangssignal des Sensors 1 wird dem invertierenden Eingang des Operationsver stärkers 41 zugeführt. Der Kondensator 42 liegt zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 41 und seinem Ausgang. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers ist mit Masse verbunden. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers wird so gesteuert, daß die Pegel der Spannungen an den invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen gleich sind. Wenn somit ein elektrischer Ladungswert Q vom Sensor 1 dem Operationsverstärker 41 zugeführt wird, arbeitet der Verstärker derart, daß der Kondensator 42 mit der gleichen Menge wie der Ladungswert Q geladen wird.

Wenn die Kapazität des Kondensators 42 C ist, wird die Spannung V=Q/C vom Operationsverstärker 41 abgegeben. Da die Ladungsmenge Q proportional zu dem Zylinderdruck ist, entspricht die Ausgangsspannung V des Opera tionsverstärkers 41 dem Zylinderdruck. Während des Betriebes des Motors wird ein Verbrennungsdrucksignal entsprechend Fig. 4 abgegeben.

Da allerdings der oben beschriebene Ladungsverstärker derart ausgebildet ist, daß die Ladungsmenge direkt in einen Spannungswert durch den Kondensator umgewandelt wird und die Kapazität des Kondensators 42 in Über einstimmung mit der Kapazität der piezoelektrischen Elemente 11 des Sensors 1 auf einen niedrigen Wert gesetzt ist, tritt das folgende Problem auf. Wenn sich andere Ladungen als die des Zylinderdrucksignals bewegen, d.h. wenn Kriechströme durch den Sensor 1, seine Ausgangsleitung, den Eingangsteil des Ladungsverstärkers oder dergleichen fließen oder wenn ein Vorstrom oder dergleichen durch den Operationsverstärker 41 fließt, ändert sich die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 41 und somit kann der Zylinderdruck nicht genau gemessen werden.

Weiterhin ändert sich die Druck/Ladungsmenge- Wandlungscharakteristik des Sensors 1 mit Temperaturänderungen und der sogenannte Pyroeffekt tritt auf und bewirkt die Erzeugung von Ladungen in Übereinstimmung mit Temperaturänderungen des piezoelektrischen Elements. Wenn insbesondere der Sensor, wie in Fig. 2 gezeigt, nahe der Verbrennungskammer liegt, ist die Temperaturänderung, die während jedes Arbeitszyklus aufgrund der steigenden Temperatur des Zylinderkopfes 2 oder der Zündkerze 3 oder jeder anderen Temperaturübertragung in der Verbrennungskammer auftritt, groß. Das bedeutet, daß die Wellenform des Ausgangssignals des Ladungsverstärkers sehr stark von derartigen Temperaturänderungen beeinflußt wird und der Zylinderdruck nicht ausreichend genau gemessen werden kann. Selbst wenn Versuche zur Temperaturkompensation durch bestimmte Mittel vorgesehen werden, ist der Aufbau derartiger Mittel kompliziert ist, da die Ausgangsladungsmenge in dem Schaltkreis des Ladungsverstärkers durch den Kondensator 42 direkt in einen Spannungswert umgewandelt wird.

Außerdem kann, obwohl sich die Ausgangsspannnung des Ladungsverstärkers (41) in Übereinstimmung mit Veränderungen des Zylinderdrucks ändert, nicht der absolute Druckwert des Zylinderdrucks wiedergegeben werden.

Aus der DE 35 23 230 A1 ist eine Einrichtung zum Regeln des Zündzeitpunktes in einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein piezoelektrisches Element als Zylinderdrucksensor verwendet wird. Der Zylinderdrucksensor überwacht den Brennkammerdruck und gibt ein Zylinderdrucksignal an einen Ladungsverstärker ab. Der Ladungsverstärker weist einen Ladungs/Spannungswandlerkreis auf, der mit einem Operationsverstärker und einer parallel zum einen Eingang und dem Ausgang liegenden Parallelschaltung aus Kondensator und Widerstand versehen ist, und der das Ladungssignal des Zylinderdrucksensors in ein Spannungssignal umwandelt. Ihm ist ein invertierender Verstärker nachgeschaltet. Auch bei diesem Ladungsverstärker tritt der Nachteil auf, daß Leckströme das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers beeinflussen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue Messung des Zylinderdrucks zu realisieren, die nicht durch Leckströme oder dergleichen bei der Umwandlung des Ausgangssignals eines piezoelektrischen Zylinderdrucksensors in einen Spannungswert oder dergleichen beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einer Vorrichtung zur Erfassung des Drucks in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgangssignal eines piezoelektrischen Drucksensors in Form eines Stroms erhalten und von einem Stromeingangskreis, der einen Operationsverstärker und einen zwischen Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers geschalteten Widerstand aufweist, in ein Spannungs- oder Stromwert umgewandelt, der eine differenzierte Wellenform des Zylinderdrucks hat, und anschließend über einen Koppelkondensator geleitet und durch einen Integrator integriert, um dadurch ein Zylinderdrucksignal zu erhalten. Da der Integrator über den Stromeingangskreis mit dem Sensor verbunden ist, kann er ohne Berücksichtigung der Kapazität des piezoelektrischen Elementes aufgebaut werden. Es kann ein Zylinderdrucksignal erzeugt werden, das nicht durch Kriechströme beeinflußt wird.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur eines Zylinderdrucksensors vorgesehen ist, wobei das Ausgangssignal des Zylinderdrucksensors auf der Grundlage des Ausgangssignals des Temperatursensors korrigiert werden kann, so daß alle Temperaturänderungen berücksichtigt werden können.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß der von einem Integrator integrierte Strom- oder Spannungswert, der aus dem Ausgangssignal des piezoelektrischen Sensors erhalten wurde, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf einen vorbestimmten Wert gesetzt werden kann. Dadurch kann ein absoluter Druckwert auf der Grundlage des Ausgangssignals des Integrators erhalten werden.

Die Vorrichtung zur Erfassung des Zylinderdrucks entsprechend der Erfindung umfaßt weiterhin einen Komparator, der das Ausgangssignal des Integrators mit einem vorbestimmten Referenzwert vergleicht, und einen Schaltkreis zum Feststellen eines Fehlers, der einen Ausgangsimpuls vom Komparator abtastet, wodurch das Auftreten jedes Fehlers oder Ausfalls des Sensors festgestellt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen piezoelektrischen Zylinderdrucksensor,

Fig. 2 eine Darstellung, wie der piezoelektrische Drucksensor befestigt ist,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 4 eine Kennlinie der Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel für eine Vorrichtung nach Fig. 3 entsprechend dem Stand der Technik während des Betriebes,

Fig. 5 ein Schaltbild für ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 erläuternde Kennlinien von Spannungen über den Kurbelwinkel für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 während des Betriebes,

Fig. 7 und 8 Querschnitte durch den piezoelek trischen Drucksensor mit einem Thermistor zur Temperaturkompensa tion,

Fig. 9 und 10 Schaltbilder, die ein zweites und drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, in denen eine Temperaturkompensation bei Verwendung der Sensoren gemäß Fig. 8 und 9 hinzugefügt ist,

Fig. 11 Spannungskennlinien über den Kurbelwinkel für die Ausführungs beispiele nach Fig. 9 und 10 während des Betriebes,

Fig. 12 ein Schaltbild für ein viertes Ausführungsbeispiel der Er findung, mit dem die Angabe eines absoluten Druckwertes in einem Zylinder möglich ist,

Fig. 13 Spannungskennlinien über den Kurbelwinkel des Ausführungs beispiels nach Fig. 12 während des Betriebes,

Fig. 14 ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der Er findung, dem eine Vorrichtung zur Erfassung eines Fehlers eines Zylinderdrucksensors hinzugefügt ist, und

Fig. 15 erläuternde Kennlinien des Ausführungsbeispiels in Fig. 14 während des Betriebes.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung. In Fig. 5 bezeichnen die Bezugsziffern 51 und 52 Operationsverstärker, 53, 55 und 57 bezeichnen Widerstände und 54 und 56 sind Kondensatoren. Das Ausgangssignal des piezoelektrischen Sensors 1 zur Messung des Zylinderdrucks wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 51 zugeführt. Der Widerstand 53 ist zwischen den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 51 und seinen Ausgang geschaltet. Der Kondensator 54 und der Widerstand 55 sind zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 51 und einem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 in Reihe geschaltet. Der Widerstand 57 und der Konden sator 56 sind parallelgeschaltet und liegen zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 und seinem Ausgang. Die nichtinvertierenden Eingänge der Operations verstärker 51, 52 sind mit Masse verbunden.

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 wird im folgenden beschrieben. Wenn ein Ladungswert Q, der dem Druck in einem Zylinder entspricht, vom Sensor 1 erzeugt wird, wird ein Strom -dQ/dt vom Ausgang des Operations verstärkers 51 geliefert, der wegen der Rück kopplung zum Operationsverstärker 51 durch den Widerstand 53 fließt. Wenn angenommen wird, daß der Widerstandswert des Widerstandes 53 R₁ ist, kann die Ausgangsspannung V₁ des Operationsverstärkers 51 unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls an dem Widerstand 53 durch die folgende Gleichung beschrieben werden:

Das bedeutet, daß der Ausgangsstrom dQ/dt des Sensors 1 in einen Spannungswert umgewandelt wird. In Fig. 6(a) bezeichnen die durchge zogenen Linien die Wellenform der Ausgangs spannung V₁ des Operationsverstärkers 51 abhängig vom Kurbelwinkel. Die Wellenform des Signals entspricht dem Ergebnis, das durch Differenzieren des Zylinderdrucks über einen vorgegebenen Zeitraum erhalten wird.

Der Ausgangsstrom des Operationsverstärkers 51 wird über den Kondensator 54 und dem Wider stand 55 dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 zugeführt.

Die Kapazität des Kondensators 54 weist einen für eine Wechselstromkopplung zu verwendenden ausreichend hohen Wert auf. Somit ist die Impedanz des Kondensators ein kleiner Wert, der für ein sachgemäßes Verhältnis der Strom änderung in bezug auf Änderungen des Zylinder drucks geeignet ist. Wie durch die folgende Gleichung gezeigt, ist daher der durch den Kondensator 54 fließende Strom durch die Ausgangsspannung V₁ des Operationsverstärkers 51 und einen Widerstandswert R₂ des Widerstandes 55 bestimmt:

Der Strom I₂ fließt vom Operationsverstärker 52 aufgrund der Rückkopplung. Der Widerstand 57 ist vorgesehen, um die Ausgangsspannung V₂ des Operationsverstärkers 52 auf Null zu setzen. Der Widerstandswert R₃ des Widerstandes 57 weist einen hohen Wert auf, so daß der erhaltene Strom auf einem Pegel liegt, der im Sinne des durch den Kondensator 56 fließenden Stroms vernachlässigt werden kann. Daher wird die Ausgangsspannung V₂ des Operationsverstärkers 52 durch den Ausgangsstrom -I₂ und die Kapazität C₂ des Kondensators 56, wie durch die folgende Gleichung gezeigt, bestimmt:

Das bedeutet, daß die Ausgangsspannung V₂ des Operationsverstärkers 52 proportional zu dem Wert der Ausgangsladung Q des Sensors 1 ist und das Ausgangssignal von V₂ entspricht dem Druck im Zylinder, wie in Fig. 6(b) ge zeigt ist.

Auf diese Weise kann ein Zylinderdrucksignal durch Eingeben des Ausgangssignals des piezo elektrischen Sensors zur Messung des Zylinder drucks als Strom und durch Integrieren des Signals entsprechend dem Eingangsstrom er halten werden.

Wenn andererseits ein stationärer Kriechstrom I_L auf den Ausgangsleitungen des Sensors 1 erzeugt wird, kann die Ausgangsspannung V₁ des Operationsverstärkers wie folgt darge stellt werden:

und die zugehörige Wellenform des Ausgangs signals wird in Fig. 6(a) durch die ge strichelten Linien gezeigt. Da allerdings die Kapazität C₂ des Kondensators 56 auf einen relativ hohen Wert gesetzt werden kann, wird der durch den Eingangskriechstrom des Opera tionsverstärkers 52 bewirkte Einfluß ver ringert. Da außerdem das Eingangssignal des den Operationsverstärker 52 in der nächsten Stufe umfassenden Integrators über den Konden sator 54 wechselstrommäßig mit dem Ausgang des Verstärkers 51 gekoppelt ist, wird die durch den Kriechstrom bewirkte Änderung -R₁I_L durch den Kondensator 54 abgeblockt und nur die durch die Änderung des Zylinderdrucks gegebene Signalkomponente -R₁ wird integriert.

Somit wird die Wellenform des Ausgangs des Integrators, d.h. des Operationsverstärkers 53, eine stabile Zylinderdruckwellenform, wie in Fig. 6(b) gezeigt, unabhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kriechstroms.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird durch Verwendung des Operationsverstärkers 51 der strom/spannungskonvertierende Schaltkreis als Stromeingangskreis verwendet. Allerdings kann auch ein Stromverstärkungskreis, der einen Strom empfängt und einen Strom abgibt, ebenfalls verwendet werden. In einem derartigen Fall wird der Widerstand 55 üblicherweise nicht in dem Integrator einschließlich dem Operations verstärker 52 vorgesehen und es ist ausreichend, direkt den Ausgangsstrom mittels eines Integrators zu integrieren.

Obwohl ein wechselstromkoppelnder Kondensator nur zwischen den Stromeingangskreis und den Integrator in dem oben beschriebenen Ausführungs beispiel geschaltet ist, ist es ebenfalls möglich, einen zwischen dem Stromeingangskreis und dem piezoelektrischen Sensor 1 zur Messung des Zylinderdrucks anzuordnen.

Im folgenden werden die Mittel zur Kompensation von Temperaturänderungen beschrieben. Der Druck/ Ladungsumwandlungskoeffizient des piezoelek trischen Sensors zur Messung des Zylinderdrucks weist eine positive Temperaturcharakteristik auf. Wenn die Temperatur steigt, steigt eben falls die Ausgangsladung. Daher steigt das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 51, wie in Fig. 11(a) durch die gestrichelten Linien gezeigt. Um genau den Zylinderdruck zu erhalten, ist eine Justierung notwendig, die die Temperaturänderung des Sensors 1 berücksichtigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist dafür ein Thermistor 6 in dem Sensor 1, wie in Fig. 7 gezeigt, vorgesehen. Jede Temperaturänderung wird über die Änderung des Widerstandes des Thermistors 6 festge stellt. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist ein Ver stärker 58 mit dem Thermistor 6 verbunden und die Änderung des Widerstandes des Thermistors 6 wird dadurch in eine Spannungsänderung umge wandelt. Der über den Operationsverstärker 51 rückgekoppelte Widerstand 53 ändert seinen Widerstandswert abhängig von dem Spannungs ausgang des Verstärkers 58, so daß der Wider standswert des Widerstandes 53 fällt, wenn die Ausgangsspannung vom Verstärker 58 steigt. Selbst wenn daher der Spannungsausgangspegel des Operationsverstärkers 51 entsprechend den gestrichelten Linien in Fig. 11(a) aufgrund einer Erhöhung der durch die Temperatur erhöhung des Sensors 1 bewirkten Ausgangs ladung steigen will, wird der Widerstandswert des Widerstandes 53 aufgrund der Widerstands änderung des Thermistors 6 verringert. Daher kann trotz der Temperaturänderung des Sensors 1 ein Signal entsprechend der durchgezogenen Linie in Fig. 11(a) erhalten werden und ein Zylinderdrucksignal, das gleichbleibend stabil ist, kann abgeleitet werden, wie in Fig. 11(b) gezeigt ist.

Es ist weiterhin ebenfalls möglich, eine An ordnung vorzusehen, in der der Thermistor 6, die isolierende Platte 15 und die Elektrode 16 in der in Fig. 8 gezeigten Art in dem Sensor 1 zusammengesetzt sind, wobei der Thermistor 6 selbst als ein Teil des Rück kopplungswiderstandes des Operationsverstärkers 51 arbeitet, wie in Fig. 10 gezeigt. In diesem Falle ist der Thermistor 6 als Teil eines strom/spannungswandelnden Elementes konstruiert und jedwede Widerstandsänderung des Thermistors 6 durch eine Temperaturänderung ändert unmittel bar den Strom/Spannungswandlungskoeffizient.

Selbst wenn daher in der Anordnung nach Fig. 10 das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 51 entsprechend den gestrichelten Linien nach Fig. 11(a) aufgrund der durch die Temperaturerhöhung des Sensors 1 bewirkte Erhöhung der Ausgangs ladung zum Steigen neigt, wird die Summe der Widerstandswerte des Widerstandes 56 und des Thermistors 6 wegen der Widerstandsänderung des Thermistors 6 verringert. Daher kann trotz der Temperaturänderung des Sensors 1 das durch die durchgezogene Linie in Fig. 11(a) gezeigte Signal erhalten werden, und ein Zylinderdrucksignal, das gleichförmig stabil ist, kann daraus gemäß Fig. 11(b) hergeleitet werden.

In dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 bis 10 wird der Thermistor als Temperaturmeßvorrichtung verwendet. Allerdings können auch andere Vorrichtungen, wie ein Halbleiter, ein Thermoelement oder dergleichen verwendet werden. Zusätzlich kann die Temperaturabtastvorrichtung angrenzend oder benachbart zu dem Zylinderdruck sensor angeordnet sein, die Stellung in dem Sensor ist nicht kritisch.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 beschrieben. Die Ausgangswellenform des Operations verstärkers 52 gibt eine Änderung im Zylinderdruck und nicht den absoluten Wert des Zylinderdrucks wieder. Daher ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 ein analoger Schalter 68 parallel zu dem integrieren den Kondensator 56 geschaltet und ein integrierter Wert (Ladungsspannung des Kondensators 56) kann durch Einschalten des Analogschalters 68 zu vorbestimmten Zeiten auf Null gesetzt werden. Der absolute Wert des Zylinderdrucks bei den vorbe stimmten Zeitpunkten kann durch jedes beliebige Verfahren gemessen werden und der Änderungswert des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 52 nach dem Rücksetzen wird zu dem absoluten Wert bei den vorbestimmten Zeitpunkten addiert und ein absoluter Wert des Zylinderdrucks kann zu jedem gegebenen Zeitpunkt nach dem Rücksetzen als Summenwert erhalten werden. Als ein praktisches Verfahren zur Verwendung in einem derartigen Fall kann folgendes angesehen werden. Wenn zum Beispiel der Kolben des Zylinders, dessen Druck gemessen werden soll, am unteren Totpunkt (im folgenden als BDC) im Luftansaugschritt lokalisiert wird, wird der Druckwert im Luftansaugkanal gemessen, der Druckwert wird auf den absoluten Wert des Zylinderdrucks beim Ansaug-BCD gesetzt und der integrierte Wert zu diesem Zeitpunkt auf 0 zurückgesetzt.

Dies geschieht, weil das Einlaßventil beim Ansaug-BDC offen ist und die Drücke in dem Zylinder und dem Saugrohr gleichgemacht werden. Um das obige Verfahren zu realisieren, das arithmetisch unter Verwendung eines Ausgangs signals von einem mit der Nockenwelle des Motors oder dergleichen verbundenen Kurbel winkelsensor bearbeitet wird, wird ein Impulssignal einem Steuereingang 59 des analogen Schalters 68 zum Zeitpunkt des Ansaug-BDC eingegeben. Andererseits kann zur Messung des Drucks in der Saugleitung ein Drucksensor verwendet werden, der den Druckwert in ein elektrisches Signal umwandelt. Gemäß dem obigen Verfahren wird die Wellen form des Ausgangssignals des Operations verstärkers 2 beim Ansaug-BDC auf Null gesetzt, wie in Fig. 13(b) gezeigt und eine Änderung des Zylinderdrucks wird unter Verwendung dieses Punktes als Referenz gezeigt. Somit kann der absolute Wert des Zylinderdrucks durch die Summe des Druckwertes des Drucksensors und des Druckwertes, der auf dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers 52 basiert, darge stellt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der inte grierte Wert zum Zeitpunkt des Ansaug-BDC (untere Totpunkt beim Ansaugen) zurückgesetzt. Allerdings kann er auch zu einem anderen Zeit punkt während des Zeitraums zurückgesetzt werden, indem das Einlaßventil offen ist.

Obwohl der integrierte Wert in diesem Ausführungs beispiel auf Null gesetzt wird, kann er alter nativ auf einen Wert gesetzt werden, der dem Druckwert des Drucksensors entspricht und der absolute Druckwert kann auch direkt aus dem Ausgangswert des Operationsverstärkers 52 erhalten werden. In einem derartigen Fall wird die dem Druckwert des Drucksensors entsprechende Spannung von einer Spannungs quelle geliefert und über den analogen Schalter an den Kondensator 56 übertragen, wodurch eine sofortige Aufladung des Kondensators 56 erfolgt.

Fig. 14 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem Mittel zum Feststellen eines Fehlers des Zylinder drucksensors hinzugefügt ist. In Fig. 14 bezeichnet die Bezugsziffer 9 einen Komparator, der mit dem zweiten Operationsverstärker 52 verbunden ist und 10 bezeichnet einen Schalt kreis zum Feststellen eines Fehlers, der mit dem Komparator 9 verbunden ist. Obwohl das Schaltbild eine Ausführungsform zeigt, in der die Mittel zum Feststellen eines Fehlers zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 hinzugefügt sind, so können die Mittel zum Feststellen eines Fehlers auch in jedem der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 9, 10 und 12 verwendet werden.

Die Signalwellenform V₂ nach Fig. 15(b) wird dem Komparator 9 zugeführt und mit einem vorgegebenen Referenzpegel verglichen. Wenn der piezoelektrische Sensor 1 zur Messung des Zylinderdrucks normal arbeitet, wie in Fig. 15(a) entsprechend der Kennlinie mit durchgezogener Linie gezeigt ist, und das Signal V₂ entsprechend der durchgezogenen Kennlinie nach Fig. 15(b) am Ausgang anliegt, erzeugt der Komparator 9 ein Ausgangsimpuls, wie in Fig. 15(c) gezeigt. Wenn allerdings der Sensor 1 wie durch die gestrichelt gezeigte Linie in Fig. 15(a) angedeutet ausfällt und eine Spannung V₂ entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 15(b) am Ausgang anliegt, wird kein Ausgangsimpuls von dem Komparator 9 erzeugt. Das Vorhandensein oder Nichtvorhanden sein des Ausgangsimpulses wird durch den Schaltkreis 10 zum Feststellen eines Fehlers oder Ausfalls abgetastet, wodurch festgelegt wird, ob der Sensor 1 fehlerhaft ist oder nicht und das Ergebnis dieser Feststellung in bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhanden sein eines Fehlers oder Ausfalls wird von Anzeigemitteln (nicht dargestellt) angezeigt.

Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß die obige Beschreibung für bevorzugte Ausführungsbeispiele der offenbarten Vorrichtung gilt und daß Änderungen und Modifikationen bei diesen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Schutz bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung des Drucks in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem piezoelektrischen Drucksensor zur Erfassung des Drucks in dem Zylinder der Brennkraftmaschine und mit einem einen Operationsverstärker aufweisenden Stromeingangskreis, der die Ausgangssignale vom Sensor in Form eines Stromes empfängt und ein Signal entsprechend dem Wert des Stromes erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Operationsverstärker (51) des Stromeingangskreises ein zwischen dem Aus- und Eingang des Operationsverstärkers (51) liegender Widerstand (53) parallelgeschaltet ist, daß die Ausgangssignale des Stromeingangskreises (51, 53) einem Integrator (52, 56, 57) zugeführt werden, der die Ausgangssignale des Stromeingangskreises integriert, wobei zwischen Stromeingangskreis (51, 53) und Integrator (52, 56, 57) ein Koppelkondensator (54) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Mittel (6) zur Erfassung der Temperatur des piezoelektrischen Drucksensors (1) und Mittel zum Kompensieren (53, 58, 59) der Temperatur, über die das Ausgangs signal des Stromeingangskreises (51, 53) abhängig von einem Ausgangssignal der Mittel (6) zur Erfassung der Temperatur verändert wird, vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel (6) zur Erfassung der Temperatur mit dem zwischen Signal eingang und -ausgang des Operationsver stärkers (51) geschalteten Widerstand (53) in Reihe liegen, wodurch das Ausgangs signal des Stromeingangskreises (53, 51) temperaturabhängig verändert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Widerstand (53) zwischen dem Eingang und Ausgang des Operations verstärkers (51) aus einer veränderlichen Widerstandsanordnung besteht, die elektro nisch gesteuert wird und derart ausge bildet ist, daß sie veränderlich einen Widerstandswert abhängig vom Ausgangs signal der Mittel (6) zur Erfassung der Temperatur steuert, wodurch das Ausgangs signal des Stromeingangskreises (53, 51) temperaturabhängig verändert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Erzielung eines den absoluten Druckwert darstellenden Signals Einstellmittel (59, 68) zum Einstellen eines Ausgangswertes des Integrators (52, 56) auf einen vorbestimmten Pegel zu einer vor bestimmten Zeit vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einstellmittel als Schalter (68) zum Rücksetzen des Integrators (56, 52) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (9) zum Vergleichen eines Ausgangssignals des Integrators (52, 56) mit einem vorge gebenen Referenzpegel und ein Fehler erfassungskreis (10) zum Feststellen eines Ausgangsimpulses vom Komparator (9) vor gesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellkreis zum Einstellen des die Änderung des Drucks im Zylinder in Abhängigkeit vom Sensorsignal angebenden Ausgangssignals auf einen vorgegebenen Pegel zu einem vorgegebenen Zeitpunkt innerhalb des Zeitraumes, in dem das Einlaßventil offen ist, und ein arithmetisch arbeitender Schaltkreis vorgesehen sind, der einen absoluten Zylinderdruckwert aus dem Signale eines Saugrohrdrucksensors zu dem vorgegebenen Zeitpunkt und dem die Änderung des Drucks im Zylinder angebenden Ausgangssignal bestimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der bestimmte Kurbelwinkel der untere Totpunkt und der vorgegebene Pegel ein Nullpegel ist.